发电机的工作原理是通过转子和定子之间的相对运动来产生电流。以下是详细的工作原理：

1. 发电机的主体由定子和转子组成，它们被安装在端盖和机座中，并通过轴承连接。

2. 定子由机座、定子铁芯和线圈绕组构成，而转子则由转子铁芯、磁极（包括磁扼和磁极绕组）、滑环（铜环或集电环）、风扇和转轴等部件构成。

3. 转子在定子中旋转，通过滑环引入励磁电流，转子因此成为旋转磁场。

4. 定子线圈在旋转磁场的切割下产生感应电势，该电势通过接线端子引入电路，从而产生电流。

5. 由于电刷与转子的连接存在断路，转子持续旋转，产生交变电流，即交流电。我国家庭电路的频率为50赫兹。

6. 汽轮发电机与汽轮机配合使用，汽轮机通常设计为高速运转，例如3000或3600转/分。核电站中的汽轮机转速较低，但也在1500转/分以上。

7. 为了承受高速下的离心力并降低摩擦损耗，高速汽轮发电机的转子设计为细长型。大容量高速机组中，转子直径受到材料强度的限制，通常不超过1.2米。

8. 转子的长度受临界速度的限制。当长度达到直径六倍以上时，第二临界速度可能接近电机的运转速度，引发较大振动。

9. 因此，大型汽轮发电机的转子尺寸受到严格限制。10万千瓦级别的空冷电机转子已接近极限尺寸，增加容量需提高电磁负荷，这要求加强冷却。

10. 5万千瓦以上的汽轮发电机通常采用冷却效果更好的氢冷或水冷技术。自1970年代以来，汽轮发电机的最大容量已达到130～150万千瓦。

11. 1986年以后，超导技术在高临界温度下的研究取得了突破，这使得超导技术在汽轮发电机中的潜在应用成为可能，预示着汽轮发电机技术的新飞跃。